CN100390247C

CN100390247C - 一种使化学发光输出平稳进行的方法和装置

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Publication number: CN100390247C
Application number: CNB2005101336364A
Authority: CN
Inventors: 陈郁
Original assignee: TIANJIN TIANLONG CHEMILUMINESCENT TUBE CO Ltd
Current assignee: Tianjin Yue long Technology Co., Ltd.
Priority date: 2005-12-31
Filing date: 2005-12-31
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2025-12-31
Also published as: CN1793282A

Abstract

一种使化学发光输出平稳进行的方法和装置，其特征在于它是基于催化剂控释技术的方法。控释技术在于将化学发光反应的催化剂与作为载体的物质制备成催化剂复合体，催化剂复合体在化学发光体系中对化学发光反应催化剂进行控制性释放，起到使化学发光输出平稳进行的功能。

Description

一种使化学发光输出平稳进行的方法和装置

(一)技术领域：

本发明涉及一种控制化学发光输出的方法及装置，特别是一种利用控释技术控制化学发光输出而产生特殊化学发光特性的方法和装置。

(二)技术背景：

化学发光是利用不同化学物质相互作用而产生的可见光，美国专利4313843，4508642等都对化学发光原理及产品进行了详细的描述，借助于化学发光原理制成的不同规格的化学发光装置已被大量应用。通常一优良的化学发光体系应能提供要求时间内最高强度输出或在要求强度输出时有最长发光时间。而实际反应的强度-发光时间性能由化学发光体系的总发光能力和强度衰减曲线的形状决定。目前，各种类型的化学发光装置一旦被激活，产生化学发光输出的特性无例外的将按照它固有的化学发光特性，完成它自开始发光至化学发光强度逐步减弱，直至化学发光停止的过程。

图1描述了一个典型体系。可以很清楚地看到在很多应用中，许多光被浪费了。如需要的强度为I，仅仅在方型区域1中光能力是适宜的，而过高强度光(区域2)和过低强度光(区域3)均在要求的性能范围之外。显然总的发光能力有相当部分被浪费了。

图2描述了一个理想的体系，这是一种极端情况。所有的可用光都在期望的强度I下发射。当然从化学反应动力学看这是不合理的，但是仍然希望能逼近此曲线形状。中国专利200510013550.8对改变上述化学发光装置的化学发光特性作了有成效的研究，实现了一定条件下控制并改变原有化学发光装置的化学发光特性的目的。但这种改变化学发光特性是当固有的化学发光反应进行到一定程度时，一次性地加入催化剂，使化学发光反应发生间断性的改变，它同样不能得到一定反应时间内基本均匀一致的化学发光强度。

图3中的曲线3a描述了这种间断性改变的情况，曲线3b是一个典型体系。由此可以看出，尽管3a的适宜输出区域有所增加，但是同希望的理想体系仍有较大差距。

(三)发明内容：

本发明目的在于提供一种使化学发光输出平稳进行的方法和装置，它是一种有效对化学发光反应实施控制的方法，它制得一种具有特殊化学发光性能的化学发光装置，这种化学发光装置可以在化学发光反应过程中，在一定范围内产生基本均匀一致的化学发光输出，以满足某种对化学发光装置的光输出性能有特殊要求的使用目的。

本发明的技术方案：一种使化学发光输出平稳进行的方法，其特征在于它是基于催化剂控释技术的方法，它是由以下步骤所构成：(1)将化学发光反应的催化剂通过与特定载体的结合，构成一个含有催化剂，并主要由载体构架而成的催化剂复合体；(2)将催化剂复合体置于化学发光管体与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液封装玻璃管的外部之间；(3)当将化学发光装置的化学发光溶液活化时，此催化剂复合体与化学发光溶液接触；(4)由催化剂复合体不断地释放催化剂，使化学发光体系的催化剂浓度不断增加，成为一个连续不断的释放过程；(5)释放的数量和速度由制备的催化剂复合体的性能决定。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体是指催化剂与一种称为载体的固体物质结合在一起而形成的复合体，这种结合可以是物理性吸附、简单的机械性混合等多种形式。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体通常为固态物质，它们在化学发光体系溶液中可以是不溶解的、难溶解的或可溶解的高分子物质，如不溶解的高分子物质聚氨酯，难溶解的高分子物质聚氯乙烯，可溶解的高分子物质聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮，也可以是某些具有多孔状的非高分子物质，如氧化铝、分子筛等。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体对化学发光反应可以产生影响，也可以不对化学发光反应产生作用，但它不能破坏欲取得的正常化学发光效果。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的催化剂复合体中的催化剂是指化学发光反应体系中应用的催化剂，如水杨酸钠或四丁基铵高氯酸。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体的制备要点：①由于不同载体具有不同的特性，应根据所需得到的化学发光特性确定催化剂的释放特性，再根据需要的催化剂释放特性选择制备催化剂复合体所用的载体；②催化剂复合体中含有的催化剂数量和种类对催化剂释放特性有影响；③同种催化剂复合体的外观形状对催化剂的释放特性存在差异，对于相同种类和质量的催化剂复合体，其与化学发光溶液接触的表面积对催化剂的释放起着重要作用。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体可制成单一形式或组合形式；所说的单一形式即由一种载体与一种催化剂构成具有同一种催化剂释放特性；所说的组合形式即由两种或以上载体与一种催化剂分别制成复合体或是由同一种载体与不同数量的催化剂分别制成催化剂复合体。

一种使化学发光输出平稳进行的化学发光装置，包括化学发光管体，其特征在于化学发光管体内封装有分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液的封装玻璃管，催化剂复合体置于化学发光管体与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液的封装玻璃管的外部之间。

上述所说的催化剂复合体外形可为膜状物、片状物或棒状物。

上述所说的组合形式催化剂复合体是由芯状物与外包覆物所构成。

上述所说的组合体型催化剂复合体的芯状物与外包覆物可以是分别由不同载体与相同或不同催化剂构成，也可以是分别由同种载体与不同催化剂构成。

上述所说的分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液封装玻璃管内装有过氧化氢-草酸酯-染料化学发光体系的反应液。

本发明的工作原理在于：基于催化剂控释技术的催化剂复合体不再是典型化学发光体系那样，催化剂浓度自始至终保持恒定，而是通过对化学发光反应所需催化剂的控制性释放，使化学发光反应体系中催化剂浓度始终处于增加状态，用以抵消有效反应物质逐渐减少而造成的反应速度下降，使化学发光具有趋于均匀一致的发光强度，呈现发光强度——时间的化学发光曲线主要部分为基本平直状态。这种化学发光反应催化剂是通过一定的控制方式作用于化学发光反应的过程，可以认为化学发光装置的整个化学发光反应过程是在受控状态下进行的。该受控状态是通过催化剂复合体与化学发光溶液的各种组分首先处于隔离状态，使它被封装在两种化学发光溶液外部的空间内，只有使封装的化学发光溶液活化后，它才与化学发光溶液接触，并通过催化剂的控释产生基本均匀一致的光输出。

本发明的使用方法为：在制造化学发光装置时，将催化剂复合体同时被封装在化学发光装置中，并以单独方式存在，不与任一种化学发光溶液发生接触，当使化学发光装置活化时，此催化剂复合体应很容易地接触到化学发光溶液；之后，这种具备控释技术的化学发光装置的使用方法即无异于通常的化学发光装置。

本发明的优越性在于：1、采用对化学发光装置化学发光溶液中的催化剂实施有控制的控释技术，改变了化学发光反应的固有发光特性，可以使化学发光装置的化学发光强度呈现趋于均匀一致的特征，成功的实现了使化学发光装置进行平稳化学发光输出的目的，这适用于某些对化学发光装置发光强度有特殊要求的使用场合；2、方法、装置简单易行，不需明显的增加实施成本，因而本发明具有非常明显的技术优势和经济效果；3、通过对化学发光反应所需催化剂的控制性释放，使化学发光反应体系中的催化剂浓度始终处于增加状态，用以抵消有效反应物质逐渐减少而造成的反应速度下降，可以使化学发光强度呈现基本趋于均匀一致的特性，本发明具有重要的理论价值和应用经济价值。

(四)附图说明：

图1描述了一个发光体系中许多光被浪费了的典型曲线，它可以很清楚地看到在很多应用中，如需要的强度为I，仅仅在方型区域1中光能力是适宜的，而过高强度光(区域2)和过低强度光(区域3)均在要求的性能范围之外。显然总的发光能力有相当部分被浪费了。

图2描述了发光体系中一个理想的发光曲线，这是一种极端情况。所有的可用光都在期望的强度I下发射。当然从化学反应动力学看这是不合理的，但是仍然希望能逼近此曲线形状。专利200510013550.8对改变上述化学发光装置的化学发光特性作了有成效的研究，实现了一定条件下控制并改变原有化学发光装置的化学发光特性的目的。但这种改变化学发光特性是当固有的化学发光反应进行到一定程度时，一次性地加入催化剂，使化学发光反应发生间断性的改变，它同样不能得到一定反应时间内基本均匀一致的化学发光强度。

图3中的曲线3a描述了图2中这种间断性改变的情况，曲线3b是一个典型体系。由此可以看出，尽管3a的适宜输出区域有所增加，但是同希望的理想体系仍有较大差距。

图4曲线描述了使用本发明的方法极大地改变了传统化学发光反应的基本特性，采用此种方法的化学发光装置能满足对化学发光强度要求均匀一致的使用目的。

图5为本发明所涉一种具有催化剂控释作用的化学发光装置结构示意图。

5a为化学发光管体，5b为盛装含有氧化物质的封装玻璃管，5c为盛装储能物质的化学发光溶液封装玻璃管，5d为外形为膜状的催化剂复合体。

图6本发明所涉一种具有催化剂控释作用的化学发光装置中的催化剂控释技术所用催化剂复合体的组合形式结构的示意图。

6a为由催化剂与载体构成的催化剂复合体，6b为由倍量催化剂与同种载体构成的催化剂复合体。

(五)具体实施方式：

实施例1：一种使化学发光输出平稳进行的方法(见图4)，其特征在于它是基于催化剂控释技术的方法，它是由以下步骤所构成：(1)将化学发光反应的催化剂通过与特定载体的结合，构成一个含有催化剂，并主要由载体构架而成的催化剂复合体；(2)将催化剂复合体置于化学发光管体与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液封装玻璃管的外部之间；(3)当将化学发光装置的化学发光溶液活化时，此催化剂复合体与化学发光溶液接触；(4)由催化剂复合体不断地释放催化剂，使化学发光体系的催化剂浓度不断增加，成为一个连续不断的释放过程；(5)释放的数量和速度由制备的催化剂复合体的性能决定。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体是指催化剂与一种称为载体的固体物质结合在一起而形成的复合体，这种结合是简单的机械性混合形式。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体为固态物质，它们在化学发光体系溶液中是难溶解的的高分子物质聚氯乙烯。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体对化学发光反应产生影响，它不破坏欲取得的正常化学发光效果。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的催化剂复合体中的催化剂是指化学发光反应体系中应用的催化剂，如水杨酸钠。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体制成单一形式；所说的单一形式即由一种载体与一种催化剂构成具有同一种催化剂释放特性。

一种使化学发光输出平稳进行的化学发光装置(见图5)，包括化学发光管体5a，其特征在于化学发光管体5a内封装有分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液过氧化氢与草酸酯-染料的封装玻璃管5b和5c，催化剂复合体5d置于化学发光管体5a与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液过氧化氢与草酸酯的封装玻璃管5b和5c的外部之间。

上述所说的催化剂复合体5d外形可为膜状物，6a为其外包覆物，6b为其芯状物(见图5、6)。

实施例2：一种使化学发光输出平稳进行的方法(见图4)，其特征在于它是基于催化剂控释技术的方法，它是由以下步骤所构成：(1)将化学发光反应的催化剂通过与特定载体的结合，构成一个含有催化剂，并主要由载体构架而成的催化剂复合体；(2)将催化剂复合体置于化学发光管体与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液封装玻璃管的外部之间；(3)当将化学发光装置的化学发光溶液活化时，此催化剂复合体与化学发光溶液接触；(4)由催化剂复合体不断地释放催化剂，使化学发光体系的催化剂浓度不断增加，成为一个连续不断的释放过程；(5)释放的数量和速度由制备的催化剂复合体的性能决定。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体是指催化剂与一种称为载体的固体物质结合在一起而形成的复合体，这种结合是物理性吸附形式。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体为固态物质，它们在化学发光体系溶液中是难溶解的分子筛。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体对化学发光反应产生影响，但它不能破坏欲取得的正常化学发光效果。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的催化剂复合体中的催化剂是指化学发光反应体系中应用的催化剂四丁基铵高氯酸。

上述所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体制成组合形式，所说的组合形式即由两种或以上载体与一种催化剂分别制成复合体或是由同一种载体与不同数量的催化剂分别制成催化剂复合体。

一种使化学发光输出平稳进行的化学发光装置(见图5)，包括化学发光管体5a，其特征在于化学发光管体5a内封装有分别含有氧化物质过氧化氢和储能物质草酸酯-染料的化学发光溶液封装玻璃管5b和5c，催化剂复合体5d置于化学发光管体5a与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液封装玻璃管5b和5c的外部之间。

上述所说的催化剂复合体5d外形可为棒状物。

Claims

1.一种使化学发光输出平稳进行的方法，其特征在于它是基于催化剂控释技术的方法，它是由以下步骤所构成：(1)将化学发光反应的催化剂通过与特定载体的结合，构成一个含有催化剂，并主要由载体构架而成的催化剂复合体；(2)将催化剂复合体置于化学发光管体与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液封装玻璃管的外部之间；(3)当将化学发光装置的化学发光溶液活化时，此催化剂复合体与化学发光溶液接触；(4)由催化剂复合体不断地释放催化剂，使化学发光体系的催化剂浓度不断增加，成为一个连续不断的释放过程；(5)释放的数量和速度由制备的催化剂复合体的性能决定。

2.根据权利要求1所说的一种使化学发光输出平稳进行的方法，其特征在于所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体是指催化剂与一种称为载体的固体物质结合在一起而形成的复合体，这种结合可以是物理性吸附、简单的机械性混合等多种形式。

3.根据权利要求1所说的一种使化学发光输出平稳进行的方法，其特征在于所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体通常为固态物质，它们在化学发光体系溶液中是不溶解的、难溶解的、可溶解的高分子物质或具有多孔状的非高分子物质，不溶解的高分子物质是聚氨酯，难溶解的高分子物质是聚氯乙烯，可溶解的高分子物质是聚苯乙烯或聚乙烯吡咯烷酮，具有多孔状的非高分子物质是氧化铝或分子筛。

4.根据权利要求1所说的一种使化学发光输出平稳进行的方法，其特征在于所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体中的载体对化学发光反应可以产生影响，也可以不对化学发光反应产生作用，但它不能破坏欲取得的正常化学发光效果。

5.根据权利要求1所说的一种使化学发光输出平稳进行的方法，其特征在于所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的催化剂复合体中的催化剂是指化学发光反应体系中应用的催化剂，是水杨酸钠或四丁基铵高氯酸。

6.根据权利要求1所说的一种使化学发光输出平稳进行的方法，其特征在于所说的步骤(1)中的基于催化剂控释技术的的催化剂复合体可制成单一形式或组合形式；所说的单一形式即由一种载体与一种催化剂构成具有同一种催化剂释放特性；所说的组合形式即由两种或以上载体与一种催化剂分别制成复合体或是由同一种载体与不同数量的催化剂分别制成催化剂复合体。

7.一种使化学发光输出平稳进行的化学发光装置，包括化学发光管体，其特征在于化学发光管体内封装有分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液的封装玻璃管，催化剂复合体置于化学发光管体与分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液的封装玻璃管的外部之间。

8.根据权利要求7所说的一种使化学发光输出平稳进行的化学发光装置，其特征在于所说的催化剂复合体外形可为膜状物、片状物或棒状物。组合形式的催化剂复合体是由芯状物与外包覆物所构成。

9.根据权利要求7所说的一种使化学发光输出平稳进行的化学发光装置，其特征在于所说的外形为膜状物的催化剂复合体，所说的膜状物是复合膜状物，复合膜状物的芯膜是倍量催化剂与同种载体构成的催化剂复合体，芯膜的外包覆膜为由催化剂与载体构成的催化剂复合体。

10.根据权利要求7所说的一种使化学发光输出平稳进行的化学发光装置，其特征在于所说的分别含有氧化物质和储能物质的化学发光溶液封装玻璃管内装有草酸酯-过氧化氢-染料化学发光体系的反应液。